JP2000505203A

JP2000505203A - 低側面像形成装置

Info

Publication number: JP2000505203A
Application number: JP10525575A
Authority: JP
Inventors: レピオー，ウィリアム; マガリー，イー．ジョン; ロスタミ，ファリボルツ; ジアーン，ギルバート
Original assignee: コグネクスコーポレイション
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2000-04-25
Also published as: WO1998025409A1; EP0888691A1; US6011586A

Abstract

(57)【要約】光学系の焦点距離よりも相当に短い動作距離に配置された光学系をもつカメラ（２４）で像歪みを導入することなく対象物の像を形成するための装置を提供する。本発明の装置は二つの反射基板、すなわち第１反射基板（５２）と第２反射基板（５８）とを有する。第１および第２反射基板間の距離は、像を形成する光線がその間で跳ね返る回数、すなわちカメラの視野（ＦＯＶ）に現れる対象物周囲の像の数を決定する。本発明は、ある種の既存のウェーハ製造装置の小さいまたは狭い包囲体内で動作し得る像形成装置を提供し得る。本発明の装置はまた、カメラ振動の低減をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】低側面像形成装置［産業上の利用分野］本発明は、機械的視覚ないし観察に関し、特定すると半導体ウェーハのような対象物の周囲を観察するための像形成装置に関する。［従来技術］一般に、半導体ウェーハは、ウェーハプロービング、ウエーハステッピング、ウェーハ読取り、ウェーハ処理のような操作に先立ち整列される。ウェーハの整列を達成するためには、ウェーハ上の二つの点が見出されなければならない。すなわち、ウェーハの中心の位置と、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、ウェーハの普通円形の周囲に切り込まれたノッチまたは平坦部のようなウェーハの配向特徴点の位置とである。ウエーハの周囲中に切り込まれた配向特徴点を見出すために、種々の光−機械的な方法が周知である。例えば、レーザまたはＬＥＤ配列からウェーハの周囲上の点に光を直接差し向けることが周知である。ついで、差し向けられた光を使用してウェーハエッジの半径方向位置を反復的に測定しながら、ウェーハを回転する。ほぼ一回転の回転の後、エッジの半径方向位置に関して、周知の円適合式を使用してウェーハの少なくとも概略的な中心位置を確認できるに十分の情報が得られる。円が一度半径方向情報に適合すると、円から意味のある程度に外れた点が、ウェーハの平坦部（または切欠き）を突き止めるように分析される。ウェーハ中心と平坦部（またはノッチ）が分かると、ついでウェーハ処理装置は次の動作の実行のためウェーハを正確に配置することができる。米国特許第No.4,457,664号に開示される装置のような、ウェーハの配向を決定するための電気−機械的デバイスも周知である。 1995年07月18日付で米国特許出願され、Cognex Corporationに譲渡された「SY STEM F0R FINDING THE ORIENTATION OF WAFER」と題する米国特許出願第08/50 3,574号は、ウェーハの中心位置およびウェーハの平坦部（またはノッチ）を自動的に決定するための機械観察方法を教示している。この方法の使用は、ウェーハの中心および配向特徴点を見出すに必要なウェーハとの接触および処理を劇的に減ずるとともに、他方においてこれらの操作を遂行するに必要な時間を相当に減少させる。ウェーハ処理の量を低減することによって、ウェーハの汚染の可能性は低減される。ウエーハの周囲に沿っての点座標に関する情報を分析するに必要な時間を減ずることによって、部品は、ウェーハ製造設備において場所から場所へより有効に動くことができ、それにより製造設備のスループットを増大させる。図２は、機械視覚システム（図示せず）により処理されるべきウェーハ像を捕捉するための標準的光学系３２を備えるビデオカメラ２４を示している。ここで、ウェーハ３０はカメラ２４により直接観察され、そしてカメラ２４と光学系３２だけが像形成装置として働く。光学系３２の焦点距離はカメラ動作距離ｄ_W３４、すなわちビデオカメラ２４の光学系３２からウェーハ３０の表面に至る直接距離を決定する。有効カメラ高さＥＣ_Hは、各々ウェーハ３０の表面に平行な二つの仮定の板３６および３８間の最小包囲距離３５として定義される。図２において、例えば、カメラがウェーハ表面に垂直に配向されると、有効カメラ高さ３５は、単にカメラの（レンズ３２を含む）カメラの長さである。もしもカメラが例えばウェーハ表面に関して４５度に配向されると、有効カメラ長さＥＣ_Hは仮定の板３６および３８間の距離となろう。この場合、仮定の板３６はウェーハ３０から最も遠いカメラ２４の頂部角部に触れ、仮定の板３８は、ウェーハ３０に最も近いカメラ２４（レンズ３２を含む）の底部角部に触れる。像形成装置の有効側面高さＥＰ_Hは、ここでは、像形成装置の最も遠い要素を包含する、ウェーハ３０の表面と仮定の平行板４２との間の最小包囲距離として定義される。図２において、例えば、像形成装置がカメラ２４とそのレンズ３２のみより成り、カメラ２４が動作距離に平行に配向される場合、有効側面高さＥＰ_Hは、カメラ２４上のウェーハ３０の表面から最も遠い点にちようど触れる仮定の包囲板４２の距離である。またこの特定のケースにおいて、有効側面高さＥＰ_Hは、有効カメラ高さ３５と動作距離３４の和に等しい。８．５ｍｍの焦点距離を有するレンズを使用すると、受け入れられる光学的歪みをもたらす最短動作距離が提供される。より短い焦点距離は動作距離を減じ、したがって有効側面高さを減ずるであろうが、これはまた受入れ難い像歪みをたらすであろう。しかしながら、カメラがウェーハからこの際短距離に位置づけられて、受け入れられる像歪みを有してさえ、他の問題が生じよう。これらの問題の中には、有効側面高さＥＰ_Hがある種の既存のウェーハ製造装置の包囲体内で収容できないことに起因して、ある種の既存のウェーハ製造装置の小さいまたは狭い包囲体内で動作できないことが含まれる。これらの問題の中にはまた、カメラが延長されたカメラ取付け腕により支持されるときカメラを被検下の対象物に関して動かすことに抗して安定性を得るのが難しいことが含まれる。例えば、取付け腕がウェーハから２０ないし２５インチの間の距離にカメラを支持するときは、カメラの視野（ＦＯＶ）は全ウェーハを含むが、カメラは小さな振動に対してさえ十分に安定でないことがあり、そしてこれは運動に誘起される像歪みをもたらすことがある。［発明の概要］本発明は、折り畳まれた光学路を利用して、折り畳まれた光学路を使用することなく必要とされる最小動作距離より相当に短い動作ないし作業距離距離に配置された光学系を有するカメラを用いて対象物の周囲の像を形成する装置を像歪みを導入することなく提供する。本発明は、ビデオカメラとウェーハのような関係する対象物との間の低減された動作距離を利用することによって低減された有効側面（プロファイル）高さを有し、対象物の直接観察に匹敵するような像形成装置を提供する。低減された動作距離は、ビデオカメラの光学系の焦点距離の何分の一かとし得る。例えば、本発明は、カメラのウェーハまでの動作距離を１４インチ〜１８インチの初動作距離から約５インチの短縮された動作距離に減ずるのに利用できる。本発明の１側面に従うと、例えば、４５度の斜めミラーを使用して観察されるべき対象物の平面に関してカメラを平行に位置づけることによるごとくして有効カメラ高さを減ずることによって、像形成装置の有効側面高さをさらに減ずることができる。本発明の他の側面に従うと、光学路は、複数のミラーのような実質的に反射性の表面の組合せを使用して折り畳まれる。これらのミラーは、プラスチック、ガラス、半銀鏡被覆ガラス、研磨アルミニウムのような実質的に平坦で機械的に安定な材料から作ることができる。本発明の他の側面に従うと、有効側面高さは、折り畳まれた光学路を提供するのに使用される１対の反射基板間にカメラを配置することによって低減できる。好ましい具体例において、本発明の装置は、２枚の反射基板、すなわち第１の反射基板と第２の反射基板とを備える。第１および第２反射基板間の距離は、像を形成する光線が両者間で跳ね返る回数、したがってカメラの視野（ＦＯＶ）に現れる対象物の周囲の像の数を決定する。複数の入れ子状の像を示す比較的複雑な像が生ずる。しかしながら、1995年7月18日付けで米国特許出願された「SYSTEM FOR FINDING THE ORIENTATION OF A WAFER」と題する米国特許出願No. 08/503,574号に開示される方法のような好ましい機械観察技術を使用すると、対象物周囲の大きい方の像の一つのみを、対象物の中心の位置と対象物の特徴点の位置を決定するのに使用される。本発明は、像形成装置が、有効側面高さＥＰ_Hがある種の既存のウェーハ製造装置の限定的なすなわち狭い包囲体内にしか収容できない程度に比較的小さいことに起因してある種の既存のウェーハ製造装置の小さいまたは狭い包囲体内で動作することを可能にする。さらに、本発明の像形成装置は、全ウェーハの歪みのない像を含む視野（ＦＯＶ）を提供する。本発明の追加の利益は、有効側面高さが減ぜられることに起因して、いままでよりも短いカメラ支持部材の使用を可能にすることによって、被検下の対象物に関するカメラの運動および信号に抗する安定性が向上されることである。カメラは、運動により誘起される像歪みをもたらすことがある少なくとも小さい振動に抗して十分に安定であり、それにより像の品質を改善する。［図面の簡単な説明］図１Ａは「平坦部」配向特徴点を有するウェーハの上部から照明した上面図である。図１Ｂは「切欠き」配向特徴点を有する下部から照明した上面図である。図２はウェーハの平坦部またはウェーハの切欠きのようなウェーハ配向特徴点を検出しかつウェーハの中心を検出するため動作距離ｄ_Wにてウェーハを直接観察するための像形成装置の側面図である。図３は第１および第２の両基板に関して垂直に配向されたカメラと協働し得る本発明の像形成装置の好ましい具体例を示す側面図である。図４は第１および第２の両ミラーに関して垂直に配向されたカメラを有し、かつ第１ミラーの少なくとも一部分が部分的に光反射性であり部分的に光透過性である、本発明の好ましい具体例の側面図である。図５は第１および第２の両ミラーに関して非垂直に配向されたカメラと協働し得る本発明の好ましい具体例の側面図である。図６は二つのミラーの平面内において、第１および第２の両ミラーに関して非垂直的に配向されたカメラと協働し得る本発明の好ましい具体例の側面図である。図７は本発明の像形成装置と協働し得るカメラが見るサンプル像の線図である。図８は本発明の種々の寸法パラメータを示す図３の具体例の側面図である。図９は図５の具体例の斜視図である。［好ましい具体例の詳細な説明］一般に、本発明は、対象物の周囲の像を形成するのに有用であり、特にこの種の像が限定された空間に形成されねばならない場合に有用である。本発明の装置は、折り畳まれた光学路を利用しない装置の有効側面高さよりも相当に短い有効側面高さを有する装置により提供される折り畳まれた光学路（折畳み光学路）を利用することによってこれを達成する。例えば、本発明は、半導体ウェーハの周囲の像を形成するのに有用であり、そしてその像は、半導体ウェーハの中心点の位置や、ウエーハの周囲にある切欠きまたは平坦部のような配向特徴点を見出すのに有用である。本発明はまた、基板の周囲領域が検査されるべき応用や、低減されたカメラ動作距離に起因する小さな側面高さが有利または必要である応用、例えば磁気記録媒体や光記億媒体のような応用において有用である。図１Ａを参照すると、古い従来形式の半導体ウェーハ１０が配向マークとしてウェーハ１０の周囲に平坦部１２を含んでおり、他方図１Ｂは、配向マークとしてウェーハ１４の周囲に「切欠き」１６を含む新型のウェーハ１４を示している。切欠きは、普通新しい８インチおよびより大型のウェーハに見られる。図１Ａはまた、「正面照明」をもって照明されたウェーハが、暗いバックグラウンド２０に対して比較的輝いた周囲縁部１８を有する像をもたらすことを例示しており、他方図１Ｂは、背面照明されたウェーハ、すなわちウェーハ１４が広げられた拡散光源２１を隠して高いコントラストの周囲縁部２２を有する像を提供することを例示している。しかして、この高コントラストの周囲縁部２２は、ウェーハ１４を表わす暗領域とウェーハ１４の背後の背面光２１を表わす明領域の境界である。図２は、ウェーハ３０の直接観察のための位置に取付け腕（図示せず）により支持されるビデオカメラ２４を含む標準的像形成装置の代表的形態を示す。この形態においては、背面光２６がウェーハ３０の周囲縁部を観察するために必要なコントラストを提供しているが、正面光を使用することもできよう。ウェーハ３０から、機械視覚装置（図示せず）と協働し得るカメラ２４の光学系３２に向かう直接光路２８があることに注目されたい。光学系３２から関係する対象物に至る直接距離３４は、「動作距離」ｄ_Wと称される。動作距離ｄ_Wは、光学路２８が通る距離と同じではない。図２に示されるように、動作距離ｄ_Wは、カメラ２４の光学系３２と光学系３２に最も近いウェーハ３０の表面との間の垂直距離を測ることによって決定される。一例として、８．５mmのレンズを有するカメラは、全ウェーハの歪みのない像を提供するためには、８インチウェーハから１４インチ〜１８インチの範囲内にある動作距離に位置づけられねばならない。しかしながら、この範囲の最も短い動作距離でさえ長すぎる。何故ならば、このような動作距離は大きすぎる有効側面高さＥＰ_Hをもたらすことがあり、それゆえウェーハ処理または製造装置のようなある種の製造装置において利用可能なより大きな隙間空間を必要とするからである。さらに、範囲の最も短い距離、例えば１４インチにおいてさえ、カメラ２４を支持するカメラ取付け腕（図示せず）が長くて、カメラが、対象物の歪み像を生ずるという望ましくない結果を回避するために、被検下の対象物例えばウェーハに関する運動に抗して十分に安定でないことが時折ある。図３，４，５および６は、本発明の像形成装置の種々の具体例を示しており、そしてより多くの具体例が可能である。これらの図において、対象物３０の周囲領域と対象物３０が観察されるバックグラウンドとの間に十分のコントラストを確立する目的で、半導体ウェーハのような被検下の対象物３０の周囲を照明するために、背面光源４６が光源として選ばれた。対象物３０は支持体３１により支持される。背面光源４６は、拡散白熱光または蛍光光源、光ファイバ光源、エレクトロルミネッセンス光源または任意の他の分配照明光源として実施できる。対象物の周囲に対応する検出可能な縁部を有する光コントラスト像を与える任意の他の光源が有効に働くことに注目されたい。正面光源も有効に働き、例えば対象物の周囲領域内にある特徴点が作像されるべき応用、例えば完全に丸い半導体ウェーハの周囲領域内に印刷または腐食されたような配向特徴点のような応用に特に適当である。図３は、取付け腕（図示せず）により支持されるレンズ３２付きカメラ２４と協働し得る本発明の像形成装置の具体例を示す。カメラ２４は、光３２が第１反射基板５２の中央光透過孔５０から現れた後光をレンズ３２を介して直接受け入れるような位置と配向で、動作距離４８に支持されている。中央光透過孔５０は、好ましくは、孔５０が第１基板５２内の穴である場合のように、実質的に全入射光を透過するのがよい。この場合、穴は完全に基板材料がなく、孔５０により形成される領域は空気のみを含む。さらに、孔が５０が全入射光よりも相当に少ない入射光を透過する他の具体例も、例えばある期間の間孔５０を介して捕捉される一連の像を統合するのに利用可能な十分の時間が存在するときのように、低捕捉光レベルが受け入れられる応用に有用である。孔５０は、例えば、部分的に光透過性、部分的に光反射性、あるいは部分的に光透過性そして部分的に光吸収性、あるいは部分的に光透過性、反射性および吸収性としてよい。本発明の像形成装置の動作中、光源４６から放射される例示の光線５６は、第１の反射基板５２により反射され、実質的に反射性の中央領域６０と実質的に透過性の包囲領域６２とを有する第２の反射基板５８に向かう。多くの他の放射線が光源４６により発生され、その一部が本発明の装置中の路通り、カメラ２４により捕捉される。例えば、光線５６の鏡像を支持体３１の左に引くことが出来よう。実質的に透過性の包囲領域６２は、例えばガラスまたはルーサイトとし得、実質的に反射性の中央領域６０は、銀のような反射性物質がその上に付着されたものとし得る。実質的に反射性の中央領域６０の形状は、被検下の対象物３０の周囲の形状に類似しているのが好ましい。例えば、ほぼ丸い半導体ウェーハの中心点や配向特徴点が本発明の装置を使って発見されるべき応用においては、実質的に丸い形状を有する反射性中央領域６０が好ましい。光５６は、反射性中央領域６０から反射された後、第１反射基板５２に向かい、第２基板５８の反射性中央領域６０に向かって再度反射される。２枚の反射基板５２および５８間で反射が反復された後、反射光５６のうちのあるものが孔５０を通過し、カメラ２４のレンズ３２により捕捉される。カメラ２４により捕捉される得られた像は図７に示してある。図７は、カメラ２４が、被検下の対象物３０の周囲領域の複数の入れ子状の像を捕捉していることを示す。例えば、図７は、配向特徴点として切欠き７６を有する半導体ウェーハの周囲領域の複数の入れ子状の像６４，６６，６８，７０および７２を示している。例えば、ウェーハ３０の周囲領域の最大像６４は切欠き７６の像を含んでおり、他の像６６〜７２も、寸法および解像度は減じているが同様である。漸進的に小型となる入れ子状の像６４，６６，６８，７０および７２の各々は、ウェーハ中心位置および切欠き７６のようなウェーハ配向中心点の位置を決定するのに使用出来る。これを達成する方法は、1995年7月18日付けで米国特許出願され、「SYSTEM FOR FINDING THE ORIENTATION OF A WAFER」と題する米国特許出願第08,503,574号に記載される方法ような機械的視覚技術を使用することである。それゆえ、この開示は参照により本明細書に合体されるものである。この方法を使用すると、大きな同心リングの唯一の像のみしか、ウェーハの中心位置およびウェーハの配向特徴点の位置を決定するに必要とされない。カメラ２４の像７８が、入れ子状の像６６，６８，７０および７２のあるものの一部を隠している。第１基板と第２基板が完全な平行関係にあると、入れ子状の像６４〜７２とカメラ２４の像７８は同心となろう。けれども、上述の技術のようなある種の機械視覚技術は、満足な位置像を提供するのにウエーハの全周囲の像を必要としないから、非同心の像やウェーハの周囲が部分的に隠された像さえ使用できる。図３に戻り、カメラ２４は、図示のように、動作距離４８にかつ中心位置に同心配向で支持されている。動作距離４８は、折り畳まれた光学路５６に起因してレンズ３２の焦点距離よりも短いことに注目されたい。有効カメラ高さＥＣ_Hは同じであるけれど、レンズ３２をもつカメラ２４を含む像形成装置したがって本発明の像形成装置は、図２に示される従来形式の像形成装置の有効側面高さＥＰ_H より相当に短い有効側面高さＥＰ_Hを有し、それにより従来技術に優る相当の利益をもたらす。図４を参照すると、この図に示される代替具体例は、全広がりにわたり、光反射特性および光透過特性の両特性を有する第１の反射基板５３を採用している。光線５６の各反射ごとに、透過光線５６”が第１および第２基板５３および５８間から逃避する。かくして、光線５６は、透過光線５６’’がカメラ２４のレンズ３２に入るまでに、各折曲げ（反射）で強度が低減する。本発明の像形成装置のこの具体例を使用して捕捉される像は、図３に示される具体例の強度よりも低い強度より成ることになる。図５を参照すると、この図に示される他の具体例は、カメラが、図３および図４に示されたように垂直位置でなく水平位置に配置されたときカメラが像を捕捉できるように、ある角度に配置されたミラー５１を備えている。この具体例の利点は、有効カメラ高さＥＣ_H６１が小さいことに起因して小さい有効側面高さＥＰ_H６３を有するという特徴を有することである。この具体例は、有効側面高さがさらに減ぜられたことにより利益が得られる応用において特に有用である。図６を参照すると、有効側面高さの一層の低減が、カメラ２４を第１反射基板５９と第２基板５８との間に配置することによって達成される。有効側面高さＥＰ_H５５は、有効側面高さＥＰ_H６３およびＥＰ_H５４よりも小さいことに注目されたい。また、第一反射基板５９は完全に反射性であり、光透過孔を含んでいないことにも注目されたい。代わりに、反射基板は、例示の光線５６の光路により例示されるように像捕捉用カメラ２４に像を反射するようにそれに取り付けられたミラー５７を備える。カメラ２４は、第１反射基板５９と第２基板５８との間のある位置に配置されるとき、像の一部を隠すことがあるが、十分な像がカメラに達することができ、ある種の応用に有用である。図８を参照すると、本発明の像形成装置の諸部品の種々の寸法パラメータおよび空間的関係の詳細が記述してある。図８に示されるように、本発明の装置について一組のディメンションパラメータが存在するが、このパラメータは、図７に示されるようなウェーハ３０周囲の全像がカメラ２４の視野（ＦＯＶ）内に含まれるような値を有する。図７は、周囲像間の距離およびウェーハ周囲像の強度が、カメラの視野（ＦＯＶ）の中心近い像ほど両方とも小さいことを例示している。これらの結果は、両者とも、カメラの視野（ＦＯＶ）中心に近いウェーハ周囲像の方が反射回数が大きくなること、Ｌの値が大きくなること、ａの値が小さくなることの結果である。ここで、αはカメラ２４のレンズ３２の光学軸線に対する例示の光線５６の角度であり、Ｌは光線５６がウェーハ３０からレンズ３２まで横切る全距離である。また、最小の歪みとウェーハ周囲像間に最大間隔を有する像は、αが最大であるとき、従って反射間の距離δが図８に示されるように最大であるときに得られる。実施例として役立てるため、以下に記載される式と一致する本発明の実現された具体例上で物理的測定をなした。２組の測定値を第１表に示す。［表１］この表１で、hw_visは、ウェーハ３０が全視野（ＦＯＶ）を通じて見えるときのウエーハ３０に関する第２基板５８の高さｈｗを表わし、hw_nonvisは、ＦＯＶにおける外部像がウェーハ３０の像でなく下部反射基板５８の反射領域６０の像である場合のウェーハ３０に関する第２基板５８の高さｈｗを表わすものである。表１の値は、下記の式と一致し、そしてこれらの式は、本発明の装置のある範囲の具体例のディメンションを特定するのに使用できる。すなわち、２[ｈ_L＋ｎｈ_M]ｔａｎα_C＝ｄ_W−ｄ_L 式１２ｈｗ_critｔａｎα_C：ｄ_W−ｄ_M 式２ここで、ｄ_Lはレンズ直径であり、ｎは光路５６における折畳み（反射）の回数であり（折畳みの回数は偶数のはずである）、そして、ｈｗ_CRITは、最外部のウェーハ周囲像が下部反射基板５８の反射領域６０の内部像と整合する場合のｈｗの値である。また、α_Cはカメラ２４のレンズ３２の光学軸線に関する例示の光線５６の臨界角で、arctan（（ＦＯＶ＠距離/２）距離）に等しく、ｄ_Wはディスク３０の直径であり、ｈ_Lはウェーハ３０上のレンズ３２の高さであり、ｈ_Mは第２基板５８上における第１反射基板６０の高さである。さらに、ｄ_Mは第２基板５８上の反射性部分６０の直径である。ＦＯＶ＠0.5m(0.5mmでの)および8.5mmレンズを使用すると、ｔａｎα_C＝（[ＦＯＶ＠距離]/２）距離＝（３００/２）/５００＝０．３、それゆえα_C＝１６．７゜。かくして、ｄ_Lを０に保持してｎについて式１を解くと、（１１５＋ｎ^*４８）^*０．３＋ｄ_L/２＝１００を生じ、本発明にしたがうとｎ≦ ４．５５したがってｎ＝４を必要とする。何故ならば、ｎにもっとも近い最低偶数値が選ばれるからである。そのとき、ｎ＝４を使用して式１をｄ_Lについて解くと、ｄ_L＝１．５８ｍｍを生ずる。ｄ_Lの物理的測定値は１６ｍｍであったが、これは式１の正当性の証拠を示す。式２から下記を得る。すなわちは、ｈｗ_CRIT ^*０．３＝（１００ー８５）/２＝７．５ｈｗ_crit＝２５ｍｍこれは、表１に見みられるように、測定値に基づく要件ｈｗ_VIS＜ｈｗ_crit＜ｈｗ_NONVISを満足していることに注目されたい。同様に、１６ｍｍレンズに対して、ｔａｎα_C＝（１５７/２）５００＝０．１５７、それゆえα＝８．９゜式１は（１０１＋ｎ^*３６）^*０．１５７＋ｄ_L/２＝１００ｎ≦１４．９またはｎ＝１４。さらに、ｄ_L＝１０．３ｍｍ、この計算は１１ｍｍの物理的測定値によって確認された。式２から下記を得る。すなわち、ｈｗ_CRIT ^*０．１５７＝（１００−８５）/２＝７．５ｈｗ_CRIT＝４８ｍｍ表１を再び参照して、これは条件ｈｗ_VIS＜ｈｗ_crit＜ｈｗ_NONVISを満足していることに注目されたい。図９は、図５に示される具体例におけるような本発明の像形成装置の写視図である。ここで式１および２を使用して、本発明の装置の具体例のディメンションパラメータの値を決定する。好ましい具体例は、８．５ｍｍレンズを使用する。本発明をウェーハロードおよびアンロードロボットと使用するように適合させるためには、本発明の装置の底部とウェーハの間に間隙が許容されねばならない。ｈ_Mの値は最小であることが望まれた。７５ｍｍが選択された。ロボット端部イフェクタのために、５０ｍｍがｈ_Wとして選ばれた。かくして、ｈ_C＝ｈ_M＋ｈ_W＝１２５ｍｍ．８．５ｍｍレンズに対して，α＝１６．７゜、したがってｔａｎα_C＝０．３。式２を使用して第２基板５８の反射性部分６０に対する最大許容寸法ｄ_Mmaxを計算すると、（ｄ_W−ｄ_Mmax）/２＝ｈ_Wｔａｎα_C、したがってって、ｄ_Mmax＝１７０ｍｍ。ｄ_Mは、（ｄ_W−ｄ_M）/２＝ｈ_Cｔａｎα_Cであるように選ばれた。したがってって、ｄ_M＝１２５ｍｍ。これは、ウェーハがどちらに動くエラーに対しても等しい余裕を許す。エラーの余裕＝±２２．５ｍｍ。像が折り畳まれる回数はおおむね（ｄ_M/２）/ｈ_Mｔａｎα_C＝（１２５/２）２２．５＝２．８回の折畳み、そして折畳みの回数は偶数でなければならないから、２回の折畳みが使用される。式１から[ｈ_L＋ｎｈ_M]ｔａｎα_C＋ｄ_L／２＝ｄ_W/₂ または（ｈ_C＋（ｈ_L−ｈ_C）＋ｎｈ_M）ｔａｎα_C＋ｄ_L/２＝ｄ_W/２。かくして、（１２５＋（ｈ_L−ｈ_C）＋２^*７５）^*０．９＋１１/２．０＝２００/２０または（ｈ^L−ｈ^C）＝１２ｍｍ。第１反射基板５２における孔５０の最小直径ｄ_Hは、ｄ_H＝２^*（ｈ_L−ｈ_C）ｔａｎα_C=７．２ｍｍ。第１反射基板５２のサイズｄ_Rは次の条件を満足しなければならない。すなわち、ｄ_R≦ｄ_M＋２^*（エラーの余裕）＝２００ｍｍ、したがって、実際の目的のため第反射基板５２のサイズｄ_Rは好ましくは２５０ｍｍである。［用語解説］ α 光が第２基板から第１基板まで通るときの本発明の装置の中心線に関する光線の角度 δ 第１反射基板ミラーの孔の縁部と最初の反射位置間の距離ｄ_L カメラレンズの直径ｄ_W ウェーハの直径ｄ_M 第２基板の反射性部分の直径ｄ_Mmax 第２基板の反射性部分の最大直径ＦＯＶ視野ｆ−ｓｔｏｐレンズの開口ｈｗ_vis ウェーハが全ＦＯＶを通じて見える値ｈｗ_nonvis ＦＯＶ内の外部像がウェーハの像でないが、第２基板の反射性部分の外縁部の像であるｈｗの値ｈｗ_CRIT ＦＯＶ内の最外部像がウェーハの像に対応するｈｗの値ｈ_M 第２基板の反射性部分と第１反射性部分との間の距離ｈ_C ウェーハと第１反射基板との間の距離ｈ_L ウエーハとレンズとの間の距離Ｌ折り畳まれた光が本発明の装置中を通る総距離ｎウェーハからレンズに至る光路内の折畳み（反射）の回数当技術に精通したものであれば、請求の範囲に記載される本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変更や実施形態を思い付くことができよう。したがって、本発明は、請求の範囲の記載によってのみ限定されるものであることをはっきりと理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロスタミ，ファリボルツアメリカ合衆国 94025 カリフォルニア, メンローパーク，ミリーアベニュー 922 (72)発明者ジアーン，ギルバートアメリカ合衆国 94114 カリフォルニア, サンフランシスコ，ハイストリート 37 ナンバー１

Claims

【特許請求の範囲】１．対象物から焦点距離以下の動作距離に位置づけられたカメラを使用して対象物の周囲の像を形成するための装置であって、第１の表面積の第１反射性表面を有する第１基板であって、該第１基板と第１反射性表面が各々少なくとも部分的に光透過性の領域を含む第１基板と、前記第１反射性表面と対応関係にある第２反射性表面を有する第の基板であって、第２反射性表面が前記第１表面積よりも小さい第２の表面積より成る第２基板とを備えることを特徴とする像形成装置。２．前記第２基板が前記第１基板と実質的に平行関係にある請求項１記載の像形成装置。３．前記対象物の少なくとも周囲の背面照明および正面照明の一方を行うための光源を備える請求項１記載の像形成装置。４．第１基板が、前記第１反射性表面上における少なくとも１回の反射と前記第２反射性表面上における少なくとも１回の反射を可能にするに十分の距離だけ、前記第１基板が前記第２基板から離間されている請求項１記載の像形成装置。５．前記少なくとも部分的に光透過性の領域が、前記第１基板中と前記第１反射性表面中の穴である請求項１記載の像形成装置。６．前記少なくとも部分的に透過性の領域を介して前記第１基板に関して非垂直的に配向されたカメラに至る観察を可能にするための反射性表面を備える請求項１記載の像形成装置。７．前記第１基板がその実質的に全領域にわたり部分的に光透過性および部分的に光反射性である請求項１記載の像形成装置。８．前記第２基板がさらに、前記第２反射性表面をほぼ取り囲む実質的に光透過性の領域を含む請求項１記載の像形成装置。９．前記第２基板がさらに、前記第２反射性表面をほぼ取り囲みかつ支持する実質的に光透過性の領域を含む請求項１記載の像形成装置。１０．対象物から焦点距離以下の動作距離に位置づけられたカメラを使用して対象物の周囲の像を形成するための装置であって、第１の表面積の第１反射性表面を有し、その全領域にわたり実質的に反射性である第１基板と、前記第１反射性表面と対応関係にある第２反射性表面を有する第２基板であって、第２反射性表面が前記第１表面積よりも小さい第２の表面積より成る第２基板と、前記第１および第２基板間に配置され、前記対象物の像を前記カメラに反射するためのミラーとを備えることを特徴とする像形成装置。１１．対象物から焦点距離以下の動作距離に位置づけられたカメラを使用して対象物の周囲の像を形成するための装置であって、第１の表面積の第１反射性表面を有する第１基板であって、該第１基板と第１反射性表面が各々少なくとも部分的に光透過性の領域を含む第１基板と、前記第１反射性表面と実質的に平行で対応関係にある第２反射性表面を有する第２基板であって、前記第２反射性表面が前記第１表面積よりも小さい第２の表面積より成り、前記第２基板が、前記第１反射性表面上における少なくとも１回の反射と前記第２反射性表面上における少なくとも１回の反射とを可能にするに十分な距離だけ、前記第１基板から離間されて成る第２基板とを備えることを特徴とする像形成装置。１２．前記対象物の少なくとも周囲の背面照明および正面照明の一方を行うための光源を備える請求項１１記載の像形成装置。１３．前記少なくとも部分的に光透過性の領域が、前記第１基板中と前記第１反射性表面中の穴である請求項１１記載の像形成装置。１４．前記少なくとも部分的に透過性の領域を介して前記第１基板に関して非垂直的に配向されたカメラに至る観察を可能にするための反射性表面を備える請求項１１記載の像形成装置。１５．前記第２基板がさらに、前記第２の反射性表面をほぼ取り囲む実質的に光透過性の領域を含む請求項１１記載の像形成装置。１６．対象物から焦点距離以下の動作距離に位置づけられたカメラを使用して対象物の周囲の像を形成するための装置であって、第１の表面積の第１反射性表面を有する第１基板であって、該第１基板と第１反射性表面が各々少なくとも部分的に光透過性の領域を含む第１基板と、前記第１反射性表面と実質的に平行で対応関係にある第２反射性表面を有する第２基板であって、前記第２反射性表面が前記第１表面積より小さい第２の表面積より成り、前記第２基板が、前記第１反射性表面上における少なくとも１回の反射と前記第２反射性表面上における少なくとも１回の反射とを可能にするに十分の距離だけ、前記第１基板から離間されて成る第２基板と、少なくとも部分的に光透過性である前記領域を介して前記第１基板に関して非垂直的に配向されたカメラに至る観察を可能にするための反射性表面とを備えることを特徴とする像形成装置。１７．前記第２基板がさらに、前記第２反射性表面をほぼ取り囲む実質的に光透過性の領域を含む請求項１６記載の像形成装置。１８．少なくとも部分的に光透過性の前記領域が、前記第１基板中および前記第１反射性表面中の穴である請求項１６記載の像形成装置。１９．対象物から焦点距離以下の動作距離に位置づけられたカメラを使用して対象物の周囲の像を形成するための装置であって、第１反射性表面を有する第１基板であって、該第１基板中と前記第１反射性表面中に開口を有する第１基板と、前記第１反射性表面と実質的に平行関係に配置された第２反射性表面と、該第２反射性表面を取り囲む透過性領域を有する第２基板とを備えることを特徴とする像形成装置。２０．対象物から焦点距離以下の動作距離に位置づけられたカメラを使用して対象物の周囲の像を形成するための装置であって、第１反射性表面を有し、かつ該第１反射性表面中の光透過性開口を有する第１基板と、前記第１反射性表面と実質的に平行関係に配置され、かつ前記第１反射性表面よりも少なくとも一つの軸線に沿って小さな半径方向の広がりを有する第２表面を有する第２基板とを備えることを特徴とする像形成装置。